薄層干燥機用于亦受熱變性的物料的干燥，適用于以水為液相的物料的干燥，與工業化凍干的工作方式相同，可實現工業化放大前的凍干條件優化。
就是要提供水的三相點以下的條件，包括：冷凍溫度在物質共晶點以下（由于新鮮食品所含水份是與無機鹽、維生素等物質共存的，因此，各種食品共晶點溫度比純水的三相點溫度低）。加熱溫度在被干燥物質的最高允許溫度以下，工作真空度在凍結物質溫度的飽和蒸汽壓以下和水份捕集溫度（冷阱溫度）在工作真空度的飽和溫度以下。
食品凍干加工處理有預凍、一次干燥、解析干燥三個階段完成。食品凍干工藝針對三個階段進行工藝數據控制整個生產過程。其中在整個干燥過程中物料樣品的熱交換需要凍干機的隔板（板層）來完成。在食品物料樣品熱交換的傳導效率、傳導效果于凍干機板層的材質，傳導溫度范圍、平整度、導熱性、均勻性等來決定。在大部分食品凍干工藝中預凍是需要在共晶點溫度以下-15~-20℃的溫度進行冷凍結晶、一次干燥需要在共熔點溫度下進行干燥，溫度范圍在-35~+20℃，解析干燥是除去食品物料中的結合水，需要更高的溫度，范圍在+20~+70℃左右控制，在凍干過程板層需要有較強的轉導性和精準的進行輸出食品物料所需要溫度。
薄層干燥機系由制冷系統、真空系統、加熱系統、電器儀表控制系統所組成。主要部件為干燥箱、捕水器（冷阱）、制冷機組、真空泵、加熱/冷卻裝置等。它的工作原理是將被干燥的物品先凍結到三相點溫度以下，然后在真空條件下使物品中的固態水份（冰）直接升華成水蒸氣，從物品中排除，使物品干燥。物料經前處理后，被送入速凍倉凍結，再送入干燥倉升華脫水，之后在后處理車間包裝。真空系統為升華干燥倉建立低氣壓條件，加熱系統向物料提供升華潛熱，制冷系統向冷阱和干燥室提供所需的冷量。
設備采用高效輻射加熱，物料受熱均勻；采用高效捕水冷阱，并可實現快速化霜；采用高效真空機組，并可實現油水分離；采用并聯集中制冷系統，多路按需供冷，工況穩定，有利節能；采用人工智能控制，控制精度高，操作方便。對凍干制品的質量要求是：生物活性不變、外觀色澤均勻、形態飽滿、結構牢固、溶解速度快，殘余水分低。要獲得高質量的制品，對凍干的理論和工藝應有一個比較全面的了解。
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